CN110024178A - 端子结构及垫圈 - Google Patents

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Abstract

提供使用垫圈而且不增加部件个数、且不使端子构件大型化，就能够实现端子构件的止转的端子结构。通过第一止转嵌合结构(5b，15c)来阻止垫圈(15，17)相对于盖构件(5)转动。通过第二止转嵌合结构(11e，15f)来阻止端子构件(11，13)相对于垫圈(15，17)转动。无需特别地准备部件，就实现端子构件(11，13)的止转。

Description

端子结构及垫圈
技术领域
本发明涉及端子结构及垫圈。
背景技术
在日本特开2000-77053号公报(专利文献1)的图5及WO2012/039423号公报(专利文献2)的图7中，公开了具备绝缘构件(垫圈)的锂离子电池等非水电解液二次电池，所述绝缘构件(垫圈)一体地具备：环状的凸缘部，其配置于电池容器的盖构件与螺合于端子构件的端子部的螺母之间而将盖构件与螺母之间电绝缘；以及筒状部，其嵌合于端子部且嵌合于盖构件的端子贯通孔而将端子部与盖构件之间电绝缘。然而，在这些公报中，未记载绝缘构件及端子构件的止转。在日本特开2014-72145号公报(专利文献3)的图1中，公开了使固定于盖构件的销构件与端子构件的耳片焊接部卡止来防止端子构件转动的止转结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-77053号公报
专利文献2：WO2012/039423号公报
专利文献3：日本特开2014-72145号公报
发明内容
发明要解决的课题
当如专利文献1及专利文献2所示的二次电池那样设置使凸缘部与筒状部一体化的绝缘构件(垫圈)时，能够减少部件个数。然而，即便使用一体化的绝缘构件，当使用如专利文献3所记载的止转结构时，结果不但使得部件个数增加，而且为了卡止销构件还需要增大端子构件的耳片焊接部的形状。
本发明的目的在于，提供不造成部件个数的增加、端子构件的大型化而能够实现端子构件的止转的端子结构。
本发明的另一目的在于，提供能够防止与可适用于端子结构的垫圈嵌合的构件发生旋转的垫圈。
用于解决课题的方案
本发明以端子结构为改良的对象，端子结构包括盖构件、垫圈及端子构件，所述盖构件具有端子贯通孔，所述垫圈一体地具备嵌合于盖构件的端子贯通孔的筒状部，所述端子构件具有嵌合于垫圈的筒状部的端子部，在端子构件的端子部螺合有螺母。
在本发明的端子结构中，在盖构件的端子贯通孔和垫圈的筒状部分别形成有第一嵌合结构部，该第一嵌合结构部构成通过嵌合来阻止垫圈相对于盖构件以端子构件为中心转动的第一止转嵌合结构。另外，在垫圈的筒状部与端子构件之间分别形成有第二嵌合结构部，该第二嵌合结构部构成通过嵌合来阻止端子构件相对于垫圈转动的第二止转嵌合结构。根据本发明，通过第一止转嵌合结构来阻止垫圈相对于盖构件转动，通过第二止转嵌合结构来阻止端子构件相对于垫圈转动。尤其是，在本发明中，由在盖构件的端子贯通孔和垫圈的筒状部分别设置的第一嵌合结构部形成第一止转嵌合结构，由在垫圈的筒状部和端子构件分别设置的第二嵌合结构部形成第二止转嵌合结构，因此无需特别地准备部件，就能够实现端子构件的止转。
第一止转嵌合结构的结构是任意的，但优选的是，在端子贯通孔的内周部一体地形成有沿端子贯通孔的径向延伸的第一嵌合部或第一被嵌合部来作为所述第一嵌合结构部，在垫圈的筒状部的外周部一体地形成有与第一嵌合部或第一被嵌合部嵌合的第二被嵌合部或第二嵌合部。当采用这样的结构时，能够简单地实现第一止转嵌合结构。
第二止转嵌合结构的结构是任意的，但优选的是，在端子构件的外周部一体地形成有沿端子部的径向延伸的第三嵌合部或第三被嵌合部来作为第二嵌合结构部，在垫圈的筒状部的内周部一体地形成有与第三嵌合部或第三被嵌合部嵌合的第四被嵌合部或第四嵌合部。当采用这样的结构时，能够简单地实现第二止转嵌合结构。
另外，优选的是，在垫圈的从盖构件的端子贯通孔向盖构件的背侧突出的筒状部的端部部分的外侧嵌合有O型环。在该结构中，能够通过垫圈来实现O型环的位置的限制。因此，对于O型环的位置的限制无需使用其他部件。
而且，优选的是，在端子构件的位于盖构件的所述背面侧的一部分，一体地设置有供垫圈的筒状部外接的扩径部。通过筒状部与基部的扩径部外接，
在该情况下，优选的是，第三被嵌合部以被接触平面的形式形成于端子部的扩径部，在垫圈的筒状部的第四嵌合部具备与被接触平面接触的接触平面。当采用该结构时，能够防止第三被嵌合部及第四嵌合部的强度降低。
另外，优选的是，在端子构件的与扩径部连续且向径向外侧扩展的基部(在二次电池的情况下为耳片焊接部)，形成有朝向盖构件侧开口且供垫圈的筒状部的端部部分及O型环进入的环状的槽部。该环状的槽部也限制O型环的位置，因此有助于部件个数的削减。
在将本发明适用于在电池容器的两端配置正极端子构件和负极端子构件的二次电池的情况下，当然对于正极端子构件和负极端子构件这两方都能够采用与上述相同的结构。
本发明的垫圈具有筒状部，该筒状部具备供端子构件的端子部贯穿的贯通孔。并且，在垫圈中，在筒状部的外周部形成有阻止垫圈的转动的第一嵌合结构部，在筒状部的内周部形成有阻止端子构件的转动的第二嵌合结构部。
附图说明
图1是对将本发明适用于锂离子二次电池的一实施方式沿着其长度方向进行剖切且省略一部分而示出的剖视图。
图2是紧固螺母之前的二次电池的侧视图。
图3是表示对本实施方式中使用的电极组进行卷绕的状态的图。
图4的(A)是垫圈的俯视图，(B)是垫圈的侧视图，(C)是(A)的A-A线剖视图，(D)是(A)的B-B线剖视图。
图5的(E)是正极端子构件的主视图，(F)是(G)的B-B线剖视图，(G)是正极端子构件的俯视图。
图6是由正极端子构件、O型环、盖构件、垫圈、螺母构成的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。图1是对将本发明适用于锂离子二次电池的一实施方式沿着其长度方向进行剖切且省略一部分而示出的剖视图。需要说明的是，在图1中，省略了锂离子二次电池的构成部件的一部分的图示。
<锂离子二次电池的整体结构>
本实施方式的锂离子二次电池1具备电池容器主体3、正极侧电池盖(也简称为盖构件)5、负极侧电池盖7、浸润于电解液并在轴芯8卷绕正极电极和负极电极而成的电极组9、正极端子构件11、负极端子构件13、由绝缘构件构成的垫圈15、17、螺母19、21、O型环23、25。在容器主体3内注入有非水电解液(未图示)。因此，非水电解液浸润电极组9。需要说明的是，在图1中，为了容易理解，将锂离子电池的一部分的尺寸夸张地示出。另外，图2表示紧固后述的螺母之前的二次电池的侧视图。
电池容器主体3具有采用实施了镀镍的钢材料而具有两端开口的圆筒形状。电池容器主体3的两端的开口部分别由正极侧电池盖5及负极侧电池盖7封堵。正极侧电池盖5及负极侧电池盖7具备气体排出口6，且在其中央部分别设置有端子贯通孔5a、7a。气体排出口6例如与日本特开平11-273650号公报所示的安全阀结构同样，由未图示的开裂型安全阀封堵，开裂型安全阀由阀压环保持。当由于在电池容器主体内产生气体而电池容器主体内的压力到达一定程度以上时，安全阀成为开裂状态而将所产生的气体释放出。在端子贯通孔5a、7a中，贯穿有后述的正极端子构件11的端子部11c及负极端子构件13的端子部13c。
图3是表示对本实施方式中使用的电极组9进行卷绕的状态的图。电极组9通过将带状的正极电极91与带状的负极电极92隔着隔片93而以中空圆筒状的轴芯8为中心卷绕成截面为旋涡状来构成。本实施方式的正极电极91为在作为正极集电板的铝箔的两面上大致均质地涂布正极活性物质而成的结构，所述正极活性物质包含作为锂过渡金属复合氧化物的锰酸锂。在铝箔的长度方向的一边侧形成有未涂装正极混合剂的未涂敷部94。未涂敷部94被切割成梳齿状，并由切割而成的剩余部形成正极耳片95。
负极电极92为在作为负极集电板的轧制铜箔的两面上作为负极活性物质大致均质地涂布负极混合剂而成的结构，所述负极混合剂包含能够吸藏/释放锂离子的碳粉末。负极活性物质以在对电极组进行了卷绕时正极电极91的正极活性物质的整体隔着隔片而与负极活性物质对置的方式涂布于负极板。因此，负极活性物质的轴向的长度形成为比正极活性物质的轴向长。在铜箔的长度方向的一边侧形成有未涂装负极混合剂的未涂敷部96。未涂敷部被切割成梳齿状，并由切割而成的剩余部形成负极耳片97。负极耳片97形成于与形成有正极耳片95的边侧对置的边侧。多个正极耳片95位于正极侧电池盖5侧，多个负极耳片97位于负极侧电池盖7侧。
隔片93由锂离子能够通过的聚乙烯制的多孔质材料形成。隔片93防止正极电极91及负极电极92相互接触。轴芯8采用聚丙烯树脂形成为中空圆筒状。在轴芯8的内周面的轴线方向的两端部分别设置有沿轴线方向开口的被嵌合部81、82。需要说明的是，正极电极91、负极电极92以及隔片93的详细结构与本发明的主旨无关，因此省略说明。
(垫圈)
说明本实施方式中使用的垫圈15、17。在正极侧电池盖5及负极侧电池盖7的端子贯通孔5a、7a中，嵌合有垫圈15、17。垫圈15、17配置于盖构件5、7与螺母19、21之间。
垫圈15、17一体地具备环状的凸缘部15a、17a、筒状部15b、17b。凸缘部15a、17a将盖构件5、7与螺母19、21之间电绝缘，筒状部15b、17b嵌合于端子部11c、13c且嵌合于端子贯通孔5a、7a，从而将端子部11c、13c与盖构件5、7之间电绝缘。垫圈15(17)是由具有电绝缘性和耐电解液性的树脂材料或橡胶材料成形的绝缘构件。
<正极端子构件及负极端子构件>
本实施方式的正极端子构件11及负极端子构件13具备轴芯嵌合部11a、13a、焊接耳片的耳片焊接部11b、13b、带螺纹的端子部11c、13c。带螺纹的端子部11c、13c向与轴芯嵌合部11a、13a延伸的方向相反的一侧延伸，并贯穿于在盖构件5、7形成的端子贯通孔5a、7a。
螺母19、21螺合于带螺纹的端子部11c、13c的螺纹部。另外，O型环23、25由橡胶材料成形，并在耳片焊接部11b、13b(端子构件的基部)的环状的槽部11f、13f与盖构件5、7之间以压缩的状态配置。
<第一止转嵌合结构及第二止转嵌合结构>
在本实施方式中，在盖构件5、7的端子贯通孔5a、7a和垫圈15、17的筒状部15b、17b分别形成有在后面说明的第一嵌合结构部(5b，15c)，第一嵌合结构部(5b，15c)构成通过嵌合来阻止垫圈15、17相对于盖构件5、7以端子部11c、13c为中心转动的第一止转嵌合结构。另外，在垫圈15、17的筒状部15b、17b与端子构件11、13之间分别形成有在后面说明的第二嵌合结构部(11e，15d)，第二嵌合结构部(11e，15d)构成通过嵌合来阻止端子部11c、13c相对于垫圈15、17转动的第二止转嵌合结构。
接下来说明构成第一止转嵌合结构的两个第一嵌合结构部(5b，15c)以及构成第二止转嵌合结构的两个第二嵌合结构部(11e，15d)。需要说明的是，负极侧的端子嵌合结构与正极侧的端子嵌合结构相同，因此作为代表而说明正极侧的端子嵌合结构。为了说明，参见图4至图6。图4的(A)表示垫圈15的俯视图，图4的(B)表示垫圈15的侧视图，图4的(C)表示图4的(A)的A-A线剖视图，图4的(D)表示图4的(A)的B-B线剖视图。另外，图5的(E)表示正极端子构件11的主视图，图5的(F)表示图5的(G)的B-B线剖视图，图5的(G)表示正极端子构件11的俯视图。而且，在图6中，示出了正极端子构件11、O型环23、盖构件5、垫圈15、螺母19的分解立体图。
<第一止转嵌合结构>
说明构成通过嵌合来阻止垫圈15相对于盖构件5以端子构件11为中心转动的第一止转嵌合结构的两个第一嵌合结构部。如图1及图6所示，在盖构件5的端子贯通孔5a的内周部一体地形成有向端子贯通孔5a的径向内侧延伸的凸部(第一嵌合部)5b，来作为盖构件5侧的第一嵌合结构部。并且，在垫圈15的筒状部15b的外周部形成有与凸部(第一嵌合部)5b嵌合的槽(第一被嵌合部)15c，来作为垫圈15侧的第一嵌合结构部。槽15c朝向面向筒状部15b的径向外侧的方向和远离凸缘部15a的方向而开口。并且，槽15c的横截面形状成为与凸部5b的轮廓形状相似的形状。需要说明的是，凸部5b及槽15c的形状只要是凸部5b能够几乎没有间隙地嵌合于槽15c的形状即可，也可以是任何形状而并不限定于本实施方式的形状。当然也可以与本实施方式相反地，在端子贯通孔的内周部一体地形成有向端子贯通孔5a的径向外侧延伸的第一被嵌合部(槽)来作为第一嵌合结构部，在垫圈15的筒状部15b的外周部一体地形成有与第一被嵌合部嵌合的第二嵌合部(凸部)。
(第二止转嵌合结构)
接下来说明构成通过嵌合来阻止端子构件11相对于垫圈15转动的第二止转嵌合结构的两个第二嵌合结构部。在本实施方式中，在端子构件11的外周部一体地形成有沿着与端子构件11的径向正交的方向延伸的第三被嵌合部(11e)来作为端子构件11侧的第二嵌合结构部。另外，在垫圈15的筒状部15b的内周部一体地形成有与第三被嵌合部(11e)嵌合的第四嵌合部(15d)来作为垫圈15侧的第二嵌合结构部。具体而言，在与端子部11c的耳片焊接部11b连续的基部一体地设置有供垫圈15的筒状部15b外接的扩径部11d。并且，在端子部11c的扩径部11d形成有构成第三被嵌合部的被接触平面11e。在该例子中，构成第二被嵌合部的被接触平面11e构成端子构件11侧的第二嵌合结构部。并且，在垫圈15的筒状部15b的内周部形成有向径向内侧突出的突出部15d来作为第四嵌合部(垫圈15侧的第二嵌合结构部)。突出部15d的端面15f构成与端子构件11的被接触平面11e接触的接触平面。当采用这样的面接触时，能够防止第三被嵌合部(11e)及第四嵌合部(15f)的强度降低。需要说明的是，也可以与本实施方式相反地，在端子部11c的外周部一体地形成在端子部的径向上向外侧延伸的第三嵌合部(突出部)来作为第二嵌合结构部，另外也可以在垫圈15的筒状部15b的内周部一体地形成与第三嵌合部(突出部)嵌合的第四被嵌合部(例如供突出部嵌合的槽部)。
参照图1，在本实施方式中，在垫圈15、17的筒状部15b、17b的从端子贯通孔5a、7a向耳片焊接部11b、13b侧突出的端部部分15g、17g的外侧，嵌合有O型环23、25。在该结构中，能够利用垫圈15、17来实现O型环23、25的位置的限制。因此，对于O型环23、25的位置的限制无需使用其他部件。
并且，在耳片焊接部11b、13b形成有环状的槽部11f、13f。环状的槽部11f、13f形成为朝向盖构件5、7侧开口且供筒状部15b、17b的端部部分15g、17g以及O型环23、25进入。该环状的槽部11f、13f也限制O型环23、25的位置，因此有助于部件个数的削减。
根据本实施方式，能够通过第一止转嵌合结构(5b，15c)来阻止垫圈(15，17)相对于盖构件5转动，通过第二止转嵌合结构(11e，15d)来阻止端子构件(11，13)相对于垫圈(15，17)转动。其结果是，无需增加部件个数就能够实现端子构件(11，13)的止转。
在上述实施方式中，将本发明的端子结构适用于锂离子二次电池，但二次电池的种类并不限定于本实施方式。另外，在本实施方式中，在电池容器主体的长度方向的两端配置有正极端子构件及负极端子构件，但当然地，在仅一方极性的端子采用本发明的结构而另一方极性的端子为容器主体自身的情况下，也能够适用本发明。
<二次电池的结构>
以下列举本申请说明书所记载的二次电池的构成要件。
(1)一种二次电池，其具备：
电池容器，其具备金属制的筒状的电池容器主体及金属制的盖构件而构成，所述电池容器主体至少在一端侧具有开口部，所述盖构件在中心部具有端子贯通孔且封堵所述电池容器主体的所述开口部；
卷绕型电极组，其通过具备耳片的一方极性的电极与另一方极性的电极隔着隔片卷绕于筒状的轴芯而构成，且收纳于所述电池容器内；
电解液，其注入到所述电池容器内；
一方极性的端子构件，其配置于所述轴芯的轴线方向的一端侧，且具备与所述轴芯的所述一端嵌合的轴芯嵌合部、焊接所述耳片的耳片焊接部、以及向与所述轴芯嵌合部延伸的方向相反的一侧延伸并贯穿形成于所述盖构件的所述端子贯通孔的带螺纹的端子部；
螺母，其螺合于所述端子构件的所述端子部；
垫圈，其一体地具备筒状部和环状的凸缘部，所述凸缘部配置于所述盖构件与所述螺母之间而将所述盖构件与所述螺母之间电绝缘，所述筒状部嵌合于所述端子部且嵌合于所述端子贯通孔而将所述端子构件与所述盖构件之间电绝缘；以及
O型环，其在所述耳片焊接部与所述盖构件之间被压缩，
所述二次电池的特征在于，
在所述盖构件的所述端子贯通孔和所述垫圈的所述筒状部分别形成有第一嵌合结构部，该第一嵌合结构部构成通过嵌合来阻止所述垫圈相对于所述盖构件以所述端子部为中心转动的第一止转嵌合结构，
在所述垫圈的所述筒状部与所述端子构件之间分别形成有第二嵌合结构部，该第二嵌合结构部构成通过嵌合来阻止端子构件相对于所述垫圈转动的第二止转嵌合结构。
产业上的可利用性
根据本发明，通过第一止转嵌合结构来阻止垫圈相对于盖构件转动，通过第二止转嵌合结构来阻止端子构件相对于垫圈转动。尤其是，在本发明中，由在盖构件的端子贯通孔和垫圈的筒状部分别设置的第一止转嵌合结构而形成第一嵌合结构部，由在垫圈的筒状部和端子部分别设置的第二嵌合结构部形成第二止转嵌合结构，因此无需特别地准备部件，就能够实现端子构件的止转。
附图标记说明：
1 锂离子二次电池
3 电池容器主体
5 正极侧电池盖(盖构件)
5a 端子贯通孔
5b 凸部(第一嵌合结构部)
6 气体排出口
7 负极侧电池盖
7a 端子贯通孔
7b 凸部
8 轴芯
9 电极组
11 正极端子构件
11a 轴芯嵌合部
11b 耳片焊接部
11c 端子部
11d 扩径部
11e 被接触平面(第二嵌合结构部)
11f 槽部
13a 轴芯嵌合部
13b 耳片焊接部
13c 端子部
15、17 垫圈
15a 凸缘部
15b 筒状部
15c 槽(第一嵌合结构部)
15d 突出部(第二嵌合结构部)
15f 端面
15g 端部部分
19、21 螺母
23、25 O型环
81 被嵌合部
91 正极电极
92 负极电极
93 隔片
94 未涂敷部
95 正极耳片
96 未涂敷部
97 负极耳片。

Claims (13)

1.一种端子结构，其包括盖构件、垫圈及端子构件，所述盖构件具有端子贯通孔，所述垫圈具备嵌合于所述盖构件的所述端子贯通孔的筒状部，所述端子构件具有嵌合于所述垫圈的所述筒状部的端子部，在所述端子构件的所述端子部螺合有螺母，
所述端子结构的特征在于，
在所述盖构件的所述端子贯通孔和所述筒状部分别形成有第一嵌合结构部，该第一嵌合结构部阻止所述垫圈相对于所述盖构件以所述端子构件为中心转动，
在所述筒状部与所述端子构件之间分别形成有第二嵌合结构部，该第二嵌合结构部阻止所述端子构件相对于所述垫圈转动。
2.根据权利要求1所述的端子结构，其特征在于，
所述垫圈由一体地具备所述筒状部的绝缘构件构成，
在所述盖构件的所述端子贯通孔和所述筒状部分别设置的所述第一嵌合结构部构成第一止转嵌合结构，该第一止转嵌合结构通过嵌合来阻止所述垫圈相对于所述盖构件以所述端子构件为中心转动，
在所述筒状部和所述端子构件分别设置的所述第二嵌合结构部构成第二止转嵌合结构，该第二止转嵌合结构阻止所述端子构件相对于所述垫圈转动。
3.根据权利要求1所述的端子结构，其中，
在所述端子贯通孔的内周部形成有沿所述端子贯通孔的径向延伸的第一嵌合部或第一被嵌合部来作为所述第一嵌合结构部，
在所述垫圈的所述筒状部的外周部形成有与所述第一嵌合部或第一被嵌合部嵌合的第二被嵌合部或第二嵌合部。
4.根据权利要求1或3所述的端子结构，其中，
在所述端子构件的外周部形成有沿与所述端子构件的径向正交的方向延伸的第三嵌合部或第三被嵌合部来作为所述第二嵌合结构部，
在所述垫圈的所述筒状部的内周部形成有与所述第三嵌合部或第三被嵌合部嵌合的第四被嵌合部或第四嵌合部。
5.根据权利要求1所述的端子结构，其中，
在所述垫圈的从所述盖构件的所述端子贯通孔向所述盖构件的背侧突出的所述筒状部的端部部分的外侧嵌合有所述O型环。
6.根据权利要求5所述的端子结构，其中，
在所述端子构件的位于所述盖构件的所述背面侧的一部分一体地设置有供所述筒状部外接的扩径部。
7.根据权利要求5所述的端子结构，其中，
所述第三被嵌合部以被接触平面的形式形成于所述扩径部，
在所述筒状部的所述第四嵌合部形成有与所述被接触平面接触的接触平面。
8.根据权利要求5所述的端子结构，其中，
在所述端子构件的与所述扩径部连续且向所述径向外侧扩展的基部形成有朝向所述盖构件侧开口且供所述筒状部的所述端部部分及所述O型环进入的环状的槽部。
9.一种二次电池，其具备：
电池容器，其具备金属制的筒状的电池容器主体及金属制的盖构件而构成，所述电池容器主体至少在一端侧具有开口部，所述盖构件在中心部具有端子贯通孔且封堵所述电池容器主体的所述开口部；
螺母，其螺合于所述端子构件的所述端子部；
垫圈，其由一体地具备筒状部和环状的凸缘部的绝缘构件构成，所述凸缘部配置于所述盖构件与所述螺母之间而将所述盖构件与所述螺母之间电绝缘，所述筒状部嵌合于所述端子部且嵌合于所述端子贯通孔而将所述端子构件与所述盖构件之间电绝缘；以及
O型环，其在所述端子构件的一部分与所述盖构件之间被压缩，
所述二次电池具备权利要求1至8中任一项所述的端子结构。
10.一种垫圈，其具有筒状部，该筒状部具备供端子构件的端子部贯穿的贯通孔，其中，
在所述筒状部的外周部形成有阻止所述垫圈的转动的第一嵌合结构部，
在所述筒状部的内周部形成有阻止所述端子构件的转动的第二嵌合结构部。
11.根据权利要求10所述的垫圈，其中，
所述第一嵌合结构部是设置于所述筒状部的所述外周部的一部分的凹部或凸部，所述第二嵌合结构部是在所述筒状部的所述内周部突出的突出部。
12.根据权利要求10所述的垫圈，其中，
在所述筒状部的一端具有凸缘部。
13.根据权利要求11所述的垫圈，其中，
所述突出部一体地形成，且具有与所述端子构件接触的端面。
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